Зима меняет исход конкуренции сперматозоидов у дрозофил

Исследование Университета Ливерпуля показывает, что шансы самцов плодовых мушек оставить потомство могут резко снизиться, если они спариваются последними с полиандричными самками перед наступлением зимы.

Обычно, когда самки спариваются с несколькими самцами, последний самец становится отцом большей части потомства. Однако учёные обнаружили, что исход этой «конкуренции сперматозоидов» меняется на противоположный, если спаривание происходит перед зимней диапаузой: потомство даёт только первый самец.

В природе самки многих видов могут хранить сперму в своих телах месяцами до оплодотворения, часто в периоды экологического стресса, например, холодной зимы.

Команда в сотрудничестве с университетами Эксетера и Вены изучила исход долгосрочного хранения спермы у плодовой мушки Drosophila pseudoobscura, смоделировав условия зимовки самок.

В контролируемом эксперименте девственных самок спаривали с двумя самцами, а затем хранили до 120 дней при 4°C. Исход конкуренции сперматозоидов был одинаков при хранении спермы 0, 1 или 30 дней: большую часть потомства давал второй самец.

Однако когда самок хранили в холоде 120 дней, второй самец становился отцом менее 5% потомства. Более того, при долгосрочном хранении спермы первый самец становился отцом почти всего потомства, даже если он был носителем генетического заболевания, которое обычно снижает его репродуктивный успех.

Эволюционный биолог доктор Том Прайс, руководивший исследованием, предположил: «Мы полагаем, что самка хранит сперму от первого самца в органе, который обеспечивает защиту от холода, в то время как последующая сперма хранится в другом месте и погибает из-за падения температуры».

Долгосрочное выживание спермы в холодные, жаркие или засушливые периоды может объяснить некоторые загадочные вариации в строении сперматозоидов и способах их хранения в природе.

Доктор Прайс добавил: «Сперматозоиды могут варьироваться в размере от 0.0005 см у человека до 5 см у некоторых мух, а самки разных видов имеют очень разнообразные способы хранения спермы, но мы не понимаем почему. Существующие исследования конкуренции сперматозоидов фокусировались на краткосрочном хранении, поэтому могли упустить ключевой процесс, движущий эволюцию спермы и органов для её хранения».

Кроме того, наблюдение, что полиандричные самки становятся фактически моногамными при достаточно холодной зиме, может повлиять на некоторые стратегии борьбы с вредителями.

Доктор Прайс пояснил: «Выпуск стерильных самцов непосредственно перед зимой может предотвратить это, поскольку если самка сначала спаривается со стерильным самцом, то следующей весной потомства не будет. Поскольку самцы обычно не переживают зиму, это означает, что популяция вредителей может быть резко сокращена».

Исследование «The Winter is Coming: hibernation reverses the outcome of sperm competition in a fly» опубликовано в Journal of Evolutionary Biology.